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远程控制仪表阀门优化探究

樊彦军 付瑞平 王陈

浙江天特阀门有限公司,浙江省丽水市,323000

摘要: 为探讨远程控制仪表阀门优化,采用理论结合实践的方法,立足远程控制仪表阀门的原理,分析了远程控制仪表阀门优化的必要性,并提出具体的优化策略。分析结果表明,虽然远程控制仪表阀门能够实现远程控制,无需到现场进行人工开闭,减轻了人力劳动力。但仪表阀门的特殊性,决定了需要频繁开闭,机械损耗严重,容易发生连接部位或者是密封失效问题,难以发挥出远程控制的作用,需要对其进行更加深入的优化,才能真正意义上实现远程控制,达到“无人值班,或者是少人值班”的控制效果。
关键词: 远程控制;仪表阀门;结构设计;技术优化
DOI:10.12721/ccn.2023.157093
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【引言】远程控制仪表阀门的应用可大幅度减轻人力劳动力,提升整个系统运行的自动化、智能化水平。近年来,我国化工产业飞速发展,使得远程控制仪表阀门的应用范围愈发广泛,为实现生产过程智能化奠定了扎实基础。但就目前发展现状而言,远程控制仪表阀门在实际运行中依然存在一些问题,如渗漏问题,通过远程控制仪表阀门系统难以实现对渗漏问题的有效处理。需要对其进行进一步优化,来提升自动化运行水平。

1、远程控制仪表阀门的原理

远程控制仪表阀门工作的基本原理为操作人员在远程控制系统上输入仪表阀门开启或者是关闭的指令,通过远程控制系统可将输入的指令快速传递给信号传输模块。信号传输模块接收到系统发布的操控指令之后,会立即启动电磁铁,电磁铁会按照自身作用,将此贴向上牵引,开展挡板。此时仪表发布会进入到开启状态。水流经过仪表阀门后会流向到与之相连的管道中,并在限流块的作用下,流向导管。限流块可有效降低水流的速度和流量。此时,电磁快会形成与之前相反的磁场,磁铁在磁场的作用下,会被排斥送入到卡槽内部,此时,仪表阀门会进入到关闭状态。

2、远程控制仪表阀门优化的必要性

伴随着城市采暖需求的不断增长,热力公司的热力输送量也在逐步增长。这个时候,热力供应过程中的资源消耗、人力投入、资金投入都是十分庞大的。在保证热力供应的稳定性、可靠性的前提下,对仪表阀门的控制方式进行优化,不仅能够减轻人工的工作压力,还能节省水资源,从而提高热力供应的整体运行效率。遥控器阀的研制,不仅可以实现对常规仪器阀的优化,而且还可以满足,以上所提到的热供给要求【1】。仪器阀门的最大作用就是进行流量检测,在水厂、家庭与饭店等用水量大的场所中得到了广泛的使用,对其进行定期的控制与测试,是保证合理使用水资源,实现节水的一种重要手段。传统的仪表阀门都要人工开启或人工关闭,操作起来很不方便,操作过程繁琐,而且,在人工操作的时候,还会出现关闭不紧的现象,这样就会产生渗漏,造成--定的水资源的浪费和周边的潮湿,对远程控制仪表阀门进行优化,有助于解决开启构件和阀门座之间的密封不严问题、解决填料和阀门杆的连接不牢固问题、解决阀门盖和阀门体之间的连接问题。优化后的远程控制仪表阀门不仅可以实现自动化运行和远程控制,而且还能弥补手动操作带来的弊端,控制水资源浪费问题,优化仪表阀门的工作环境。

3、远程控制仪表阀门优化策略

3.1结构设计方面的优化策略

首先,以往在填料输送的设计中,为了确保其密封性,会对其施加很大的挤压力,这就导致了在球阀的位置上,会产生很大的力矩,从而增加了气门的开闭力,导致气门的开闭力越来越大,从而导致气门的寿命越来越短。所以,要对其设计细节进行进一步的优化,对其进行合理的密封设计,使其可以内外滑动,在不使用过度的力量的情况下提高密封性能。

其次,针对阀体联接部位泄漏的问题,提出增加一套补偿型阀座,在阀体承受高压时,在外力的作用下,滚珠向下游移动,使下部阀座变得平坦,从而提高密封性能,而上游的滚珠将随着滚珠的移动而移动,从而维持良好的密封性能。同时,在阀体受到低压时,通过圆盘状的圆盘弹簧,可以使阀座产生密封效果【2】

最后,为了有效地解决阀座与阀杆之间容易产生的泄漏问题,应该选用更好的阀杆材料,确保该材料具有更高的耐腐蚀、韧性和强度,并对其表面进行强化处理。在购买高性能材料并优化其工艺的同时,还要进行合理的结构设计,例如,在阀头位置可以设计为无旋转的球头,防止阀座与阀头的非轴向旋转,在反复的垂直压紧条件下,阀座能够维持较好的密封性,从而有效地延长了阀门的使用寿命。

3.2技术方面的优化策略

1)远程通讯/控制终端选型。由于仪表发布和已有的 SCADA系统相兼容,因此能有效地利用已有的设备、无线频谱等资源。在已有的 SCADA系统中,RTU选择了MOSCAD RTU,并针对其控制目的,对其进行控制程序的重新编写。

2)上位机组态编程。在调度中心的上位计算机上,设置了一个控制窗口和一个操作界面,利用一个以短波为基础的无线 SCADA系统,对阀门的工作状态进行了实时监测,并对 MOSCADRTU进行了远程监控。

3)执行机构选择。管网中的仪表阀门一般都是在水汽较多的情况运行下,运行比较恶劣,为保证远程控制的可靠,保证系统的安全性,可采用IP68保护级别的动力头,并采用了高可靠的阀门组合,以满足系统的正常运行。

4)电源。在受控仪表阀门位置的周围,找到适当的电力/灯光设备,以供受控阀门系统运行。可依据不同的供电条件,选用不同的供电模式。如有可能,应尽量使用电力供电。

5)附属仪表,在仪表阀门的下游位置设置压力换能器,可以实时地了解阀的调节状态及其调节效果【3】。在此基础上,利用 RTU将采集到的数据传送到 SCADA系统中,并将其用作测量点。

3.3安全方面的优化策略

为保证设备安全和人身安全,在远程控制仪表阀门优化中,还需要对运行的安全性进行优化,具体而言,可从以下几个方面同时入手:

1)电力供应的安全性。因工作环境的特殊性,在电源盒上特别设计了漏电保护装置。只有当需要进行遥控操纵时,才可使用 RTU进行遥控,在正常情况下,阀门井口的装置与电力系统是绝缘的。

2)确定仪表阀门井和井盖的设计选型。在保证设备正常运转的前提下,必须有一个良好的工作环境。虽然所选择的装置可以在“浸水环境”下工作,但为了增加系统的稳定性,在阀井中设置了通讯用的防水井盖,以避免雨水进入阀井,同时也为执行器提供了一个良好的外界工作环境【4】。在阀门井的设计中,在井室中设置了一个渗漏池,以防止井室的积水。

3)管网在运行过程中的安全性。采用“动-停-动”的间断方式,实现了对仪表阀门远程的“动-停-动”操作,降低了由于调节阀所引起的压力波动,从而对管网的安全运行造成了一定的冲击。此流程是通过“调度终端上位机-现场 RTU”的编程来完成的。

【结束语】

综上所述,结合理论实践,分析了远程控制仪表阀门优化,分析结果表明,虽然目前远程控制仪表阀门已经比较先进,但依然没有理想的设计要求,渗漏问题依然存在,为化工生产埋下了安全隐患。这就需要结合远程控制仪表阀门的原理,以及优化的必要性,从结构、技术、安全三个方面同时入手进行优化升级,才能发挥出远程控制仪表阀门应有的作用和功能。

【参考文献】

[1]郭宝前.智能阀门电动执行器设计与测试[J].机械研究与应用,2022,35(04):108-110+114.

[2]姬晓鹏.远程控制仪表阀门优化研究[J].科技创新与应用,2022,12(24):122-125.

[3]孙紫峰,卜义昭,鄂威.缝隙节流式电动阀门设计与控制技术研究[J].科技创新与应用,2022,12(19):115-118.

[4]吴刚,周姗姗,陆地.浅谈安全仪表阀门的设计与选型[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(22):96-97.